ドローンが空を舞う秘密とは？驚きの仕組みを徹底解説！

あなたも一度は見たことがあるでしょう、空を自由に飛び回るドローン。

その軽やかな動きに、まるで魔法のような魅力を感じたことはありませんか？

今回は、そんなドローンがどのようにして空を飛ぶのか、その仕組みをわかりやすく解説します！

ゴンゾー

ドローンが飛ぶ仕組みを理解しておこー

ドローンの基本構造

ドローンは通常、4つのプロペラ（クアッドコプター）を持っています。

このプロペラが回転することで、ドローンは空中に浮かび上がります。

まず、ドローンが空を飛ぶためには、プロペラの回転が重要です。

プロペラが高速で回転すると、その下にある空気を押し下げる力が生まれます。
機体を持ち上げる力を「揚力」といい、プロペラの回転速度を調整することで、ドローンは上下に移動します。

プロペラはその揚力を最大限活かせる形状となっており、プロペラの上面を流れる気流の速さが速いほど、角度がつけばつくほど(限界値あり)、大きな揚力を得ることができます。

ドローンはプロペラによる推力によって上向きの力が生み出されます。機体に備わる全てのプロペラを回転させ回転数を増加させていくと、機体重量以上の揚力を得て上昇することができるのです。

ヘリコプターはプロペラ回転数を変えずにこの角度を変え飛行ができるため、エンジンという動力源のレスポンスに頼らず俊敏な動作が可能です。一方、ドローンは回転数を細かく常に変化させることにより機体を制御しています。

ドローンは回転数を上げることで上昇、下げることで降下します。

では、前後左右に動かすためにはどうしているのでしょうか?

実は、4つのプロペラの回転数に強弱をつけることで機体の傾きが生まれ、前後左右に飛行させることが可能になります。

例えば、前方2つか後方2つのプロペラ回転数を下げることで機体の傾きが生まれ、前後に移動させることができます。

左右の動きも同様です。右方2つか左方2つのプロペラ回転数を下げることで機体の傾きが生まれ、ドローンを回転数の大きな方向から回転数の小さな方向に移動させることができます。

それでは、旋回する場合はどうでしょうか。

この場合、どちらかの対角線上にあるプロペラの回転数を下げる必要があります。指示した回転方向のプロペラの回転数を下げることで、右旋回、左旋回のどちらにも対応することができます。

ドローンが安定して飛行するためには、ジャイロセンサーが欠かせません。

ジャイロセンサーは、ドローンの傾きや回転を検知し、飛行を安定させる役割を果たします。
これにより、ドローンは風の影響を受けてもバランスを保つことができます。

ドローンの「頭脳」とも言えるのがフライトコントローラーです。

フライトコントローラーは、ジャイロセンサーや加速度センサーからのデータをもとに、プロペラの回転速度を調整します。これにより、ドローンは前後左右にスムーズに移動できるのです。

最近のドローンには、GPSが搭載されているものも多くあります。

GPSを使うことで、ドローンは自動で目的地に向かって飛行することができます。
また、帰還機能を使えば、ボタン一つでドローンが自動的に帰ってくることも可能です。

ドローンの回転するローターの下では非常に強い下降気流が発生します。

これをダウンウォッシュと言います。

自身のダウンウォッシュに追いつく程の垂直降下や、ダウンウォッシュを押し上げる程の上昇気流の中での飛行によりダウンウォッシュがローター回転面の上方に回り込み、ローターの上下で空気の再循環が発生すると、急激に揚力を失う現象「ボルテックス・リング・ステート」が発生します。

また、ドローンを離着陸させる時ダウンウォッシュが地面にあたります。地面に当たったダウンウォッシュが跳ね返り、揚力が増してドローンを一時的に押し上げることで離着陸が不安定になる現象を「地面効果」といいます。

もし地面効果が起きてしまったら、一時的に上昇するなどして機体の挙動を安定させましょう。

ドローンが空を飛ぶ仕組みは、プロペラの回転、ジャイロセンサー、フライトコントローラー、そしてGPSなどの技術が組み合わさって成り立っています。

これらの技術が一体となることで、ドローンは空を自由に飛び回ることができるのです。ドローンの仕組みを理解すれば、あなたももっとドローンの世界に魅了されること間違いなし！
次回は、実際にドローンを飛ばしてみましょう。空の冒険があなたを待っています！

ドローンの空を飛ぶ仕組みについては、ドローン資格を取得する上でも
学ぶことができます。興味がある方はぜひドローンの民間資格にも挑戦してみください。